一种多级流体减阻动力装置、其应用方法、及运载设备

专利名称：一种多级流体减阻动力装置、其应用方法、及运载设备

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201910741295.0

专利申请（专利权）人：李晓斌
权利人地址：四川省广安市华蓥市华龙街道办事处佘家井村2组63号

专利发明（设计）人：李晓斌

专利摘要：本发明公开了一种多级流体减阻动力装置、其应用方法及运载设备，其属于流体动力装置技术领域。本发明包括第一本体，第一本体内贯通有引射通道，引射通道两端分别为吸气口和排气口；引射通道内沿其周侧方向设有环形腔，第一本体上开有至少一个与环形腔连通的压缩空气进口，环形腔和引射通道通过环形间隙连通，环形间隙位于环形腔靠近排气口的一侧。第一本体上还开设有若干周侧吸气孔。本发明的有益效果是，能够利用空气放大器周侧的空气，实现多级空气的放大强化，形成更大流量、高压高速的冲击气流，提升了空气转化效率，同时能够将存在于多级流体减阻动力装置前端和周侧作为阻力的空气转换为动力，推动多级流体减阻动力装置前进。

主权利要求：
1.一种多级流体减阻动力装置，其特征在于：包括第一本体(1)，第一本体(1)内贯通设有引射通道(11)，引射通道(11)两端分别设有吸气口(12)和排气口(13)；所述引射通道(11)内沿其周侧方向设有环形腔(3)，第一本体(1)上开有至少一个与环形腔(3)连通的压缩空气进口(14)，环形腔(3)和引射通道(11)通过设置环形间隙(31)连通，环形间隙(31)位于环形腔(3)靠近所述排气口(13)的一侧；
所述第一本体(1)上还开设有若干周侧吸气孔(15)，周侧吸气孔(15)与所述引射通道(11)连通，且位于所述环形腔(3)靠近所述排气口(13)的一侧；所述第一本体(1)在其内腔周侧方向上设有多级台阶部，所述周侧吸气孔(15)贯通至台阶部，台阶部的内径逐级增大；
所述多级流体减阻动力装置还包括第二本体(2)，第二本体(2)内贯通设有用于气体流通的通孔；所述第二本体(2)包括吸气口区段(21)和环形腔区段(22)，吸气口区段(21)连接于所述吸气口(12)内壁，环形腔区段(22)位于所述压缩空气进口(14)靠近所述引射通道(11)的内侧，并与所述第一本体(1)的内腔形成所述环形腔(3)；
压缩空气在环形腔(3)中被膨胀压缩后从环形间隙(31)喷出，形成环形且高速的薄片状初始气流，而在引射通道(11)中形成低压区，从而吸走第二本体(2)通孔中的空气，此时同样产生负压，使多级流体减阻动力装置前端的空气会被卷吸入到引射通道(11)中，这些被吸入的空气与初始气流汇集被提高了流速，而且气流的流量增大，形成高速、高压的主气流；主气流每经过一级台阶部时，均扩散附着该级台阶部的周侧，并形成环形气流，同时产生负压区，以使与该级台阶部贯通的周侧吸气孔(15)吸入空气，这些空气通入引射通道(11)后再被汇集到主气流中，增大主气流的流量。
2.如权利要求1所述的多级流体减阻动力装置，其特征在于：所述第一本体(1)在其内腔周侧方向上设有凸起部(17)，凸起部(17)与所述环形腔区段(22)形成所述环形间隙(31)。
3.如权利要求1所述的多级流体减阻动力装置，其特征在于：所述环形腔区段(22)呈直筒状。
4.如权利要求1‑3任一项所述的多级流体减阻动力装置，其特征在于：所述第二本体(2)在其通孔中嵌设有若干附壁管(4)。
5.如权利要求1‑3任一项所述的多级流体减阻动力装置，其特征在于：所述第二本体(2)在其通孔中设有若干流体减阻动力装置单体(5)。
6.如权利要求1所述的多级流体减阻动力装置，其特征在于：所述台阶部包括第一级台阶(161)、第二级台阶(162)和第三级台阶(163)，所述周侧吸气孔(15)分为三组分别与第一级台阶(161)、第二级台阶(162)和第三级台阶(163)连通。
7.一种基于如权利要求1‑6任一项所述的多级流体减阻动力装置的应用方法，其特征在于，按照如下步骤进行：通过向所述压缩空气进口(14)通入气体，在所述环形腔(3)中压缩由所述环形间隙(31)喷出，由于附壁效应和文丘里效应，在所述引射通道(11)中产生低压区，多级流体减阻动力装置前端和其周侧的空气均被吸入到引射通道(11)中，并由所述台阶部将气流进行多级强化放大，由排气口喷出；所述多级流体减阻动力装置前端和周侧的空气不断被卷吸入，从而使得前端和周侧的空气阻力减小，且高速气流被喷出的反作用力将推动多级流体减阻动力装置前进，实现空气阻力转化为前进动力的效果。
8.一种运载设备，其特征在于：采用了如权利要求1‑6任一项所述的多级流体减阻动力装置。 说明书 : 一种多级流体减阻动力装置、其应用方法、及运载设备技术领域[0001] 本发明涉及流体动力装置技术领域，尤其是涉及一种多级流体减阻动力装置、该多级流体减阻动力装置的应用方法及应用了该多级流体减阻动力装置的运载设备。背景技术[0002] 空气放大器是一种广泛用于工业领域、利用科恩达效应(即附壁效应)的气动元件，空气放大器可以将小流量高压压缩空气转换成低压大流量气流；具体的，即是压缩空气经进气口流入环形腔后，高速流过环形喷嘴，这股初级气流吸附在轮廓的表面，于是在空腔中心产生一低压区，因而周围大量的空气被吸入，初级气流和周围气流汇合后就形成高速、高容量的气流从出气端流出。[0003] 随着时代的发展，应用空气放大器的各领域对于生产效率要求越来越高，但是传统的空气放大器，其空气气流转化效率已经达不到需求，致使企业产能停滞；此外，现有的空气放大器多是用于气力输送、通风清理、冷却降温等应用用途，其他方面的应用则未被发现。发明内容[0004] (一)技术目的[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种多级流体减阻动力装置，旨在提高其空气气流转化效率。[0006] 本发明还旨在提供了一种多级流体减阻动力装置的新的应用方法。[0007] 本发明还提供了一种运载设备，旨在减少能耗，提高运载运输效率。[0008] (二)技术方案[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0010] 一种多级流体减阻动力装置，包括第一本体，第一本体内贯通设有引射通道，引射通道两端分别设有吸气口和排气口；所述引射通道内沿其周侧方向设有环形腔，第一本体上开有至少一个与环形腔连通的压缩空气进口，环形腔和引射通道通过设置环形间隙连通，环形间隙位于环形腔靠近所述排气口的一侧。[0011] 所述第一本体上还开设有若干周侧吸气孔，周侧吸气孔与所述引射通道连通，且位于所述环形腔靠近所述排气口的一侧。[0012] 进一步地，所述多级流体减阻动力装置还包括第二本体，第二本体内贯通设有用于气体流通的通孔；所述第二本体包括吸气口区段和环形腔区段，吸气口区段连接于所述吸气口内壁，环形腔区段位于所述压缩空气进口靠近所述引射通道的内侧，并与所述第一本体的内腔形成所述环形腔。[0013] 更进一步地，所述第一本体在其内腔周侧方向上设有凸起部，凸起部与所述环形腔区段形成所述环形间隙。[0014] 更进一步地，所述环形腔区段呈直筒状。[0015] 更进一步地，所述第二本体在其通孔中嵌设有若干附壁管。[0016] 更进一步地，所述第二本体在其通孔中设有若干流体减阻动力装置单体。[0017] 进一步地，所述第一本体在其内腔周侧方向上设有至少一级台阶部，所述周侧吸气孔贯通至台阶部，台阶部的内径逐级增大。[0018] 更进一步地，所述台阶部包括第一级台阶、第二级台阶和第三级台阶，所述周侧吸气孔分为三组分别与第一级台阶、第二级台阶和第三级台阶连通。[0019] 本发明还提供了一种前述多级流体减阻动力装置的应用方法，按照如下步骤进行：通过向所述压缩空气进口通入气体，在所述环形腔中压缩由所述环形间隙喷出，由于附壁效应和文丘里效应，所述在引射通道中产生低压区，多级流体减阻动力装置前端和其周侧的空气均被吸入到所述引射通道中，并由所述台阶部将气流进行多级强化放大，由排气口喷出；多级流体减阻动力装置前端和周侧的空气不断被卷吸入，从而使得前端和周侧的空气阻力减小，且高速气流被喷出的反作用力将推动多级流体减阻动力装置前进，实现空气阻力转化为前进动力的效果。[0020] 本发明还提供了一种运载设备，其采用了前述的多级流体减阻动力装置。[0021] 需要强调的是，本发明实施例中仅以空气介质作为方案说明的基础，但是也可以是液体作为应用介质，本发明不限定流体介质的具体种类。[0022] (三)有益效果[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：[0024] 本发明在第一本体上开设周侧吸气孔，并与引射通道联通，使得多级流体减阻动力装置不仅能够卷吸其前端的空气，还能卷吸其周侧的空气。相较于现有的空气放大器，存在空气转化效率较低的问题，本发明能够利用多级流体减阻动力装置周侧的空气，实现多级空气的放大强化，能够形成更大流量、高压高速的冲击气流，提升了空气转化效率，同时能够将存在于多级流体减阻动力装置前端和周侧作为阻力的空气转换为动力，推动多级流体减阻动力装置前进。附图说明[0025] 图1为本发明实施例1多级流体减阻动力装置的立体图；[0026] 图2为本发明实施例1多级流体减阻动力装置的仰视图；[0027] 图3为图2中A‑A向的剖视图；[0028] 图4为图3中的B处局部放大图；[0029] 图5为本发明实施例2多级流体减阻动力装置的左视图；[0030] 图6为本发明实施例2多级流体减阻动力装置的右视图；[0031] 图7为本发明实施例2多级流体减阻动力装置的内部剖视图；[0032] 图8为本发明实施例3多级流体减阻动力装置的立体图；[0033] 附图标记说明：1‑第一本体；11‑引射通道；12‑吸气口；13‑排气口；14‑压缩空气进口；15‑周侧吸气孔；161‑第一级台阶；162‑第二级台阶；163‑第三级台阶；17‑凸起部；2‑第二本体；21‑吸气口区段；22‑环形腔区段；3‑环形腔；31‑环形间隙；4‑附壁管；5‑流体减阻动力装置单体。具体实施方式[0034] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0035] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0037] 术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0038] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0039] 参见图1‑图8，本发明实施例提供一种多级流体减阻动力装置，包括第一本体1，第一本体1是多级流体减阻动力装置的基础构件，第一本体1能够为其他组成部分提供安装基础。第一本体1内贯通设有引射通道11，引射通道11两端分别设有吸气口12和排气口13。当后文所述的压缩空气进口14通入压缩气体后在引射通道11内形成低压区后，会从吸气口12卷吸入多级流体减阻动力装置前端的空气，使得喷出气流流量度增大，并提高流速。[0040] 通常情况下，引射通道11内可以沿其整个周侧方向设有环形腔3，第一本体1上可以开有一个与环形腔3连通的压缩空气进口14，环形腔3和引射通道11通过设置环形间隙31连通，环形间隙31位于环形腔3靠近排气口13的一侧。在实际使用时，压缩空气经压缩空气进口14流入环形腔3后，高速流过环形间隙31，由于附壁效应，这股初级气流吸附在第一本体1内腔壁轮廓的表面，于是在引射通道11中产生一低压区，因而多级流体减阻动力装置前端的空气被吸入，初级气流和被吸入的气流汇合后就形成高速、高流量的气流从排气口13喷出。此时，即可以实现工业使用时的排烟、气力输送等功能。[0041] 当然，需要说明的是，环形腔3也可以不在引射通道11的整个周侧方向设置，其间可以不连续或者设置成单一点喷孔，本发明实施例对其不限定；压缩空气进口14也可以设置为大于一个的数量，本发明实施例不限定其数量。[0042] 在本发明实施例中，第一本体1上还开设有12个周侧吸气孔15，周侧吸气孔15分为沿第一本体1轴向的四组，每组三个又对应连通后文实施例中所述的三级台阶；当然，周侧吸气孔15可以设置为其他的数量，本发明实施例不限定周侧吸气孔15数量，需要根据实际需求而定；而且，周侧吸气孔15可以不均匀的排布。[0043] 重要地，周侧吸气孔15与引射通道11连通，且位于环形腔3靠近排气口13的一侧。在实际使用时，因为环形间隙31喷出的气流是朝向排气口13的，因此其形成低压区也在环形腔3靠近排气口一侧，所以周侧吸气孔15在本实施例中如此设置，更加容易从多级流体减阻动力装置的周侧卷吸入空气。[0044] 通过前述工作过程可知，本发明实施例公开的多级流体减阻动力装置，对现有的空气放大器进行了结构改进，不仅能够获得传统空气放大器从其前端吸入的空气并与初级气流汇集形成高速、更大流量的气流，而且，能够从空气放大器周侧卷吸入空气，并一并汇集在气流中。相较于现有技术的空气放大器，本发明提供的多级流体减阻动力装置，在不增加制造成本的前提下，增大了气流流量，并使得其流速更快，实现了更多一级的空气放大，而且还减轻了空气放大器的重量。[0045] 值得说明的是，本发明实施例在实际使用时，多级流体减阻动力装置前端和周侧的空气被卷入到第一本体1内部并汇集到高速气流中，高速气流的反作用力作用在多级流体减阻动力装置上，实现推动。在此过程中，原本是多级流体减阻动力装置阻力的空气转换成为多级流体减阻动力装置的动力源，相较于现有空气放大器，本发明不仅能在排气口13端喷射更大能量的气流，而且在空气放大器作为运动载体的应用领域，也具有阻力更小、动力更强的应用效果。[0046] 环形腔3的设置可以有多种形式，在较为优选的方案中，多级流体减阻动力装置还包括第二本体2，第二本体2内贯通设有用于气体流通的通孔；第二本体2包括吸气口区段21和环形腔区段22，吸气口区段21连接于吸气口12内壁，环形腔区段22位于压缩空气进口14靠近引射通道11的内侧，并与第一本体1的内腔形成环形腔3。此种设计方式，第一本体1和第二本体2为分体式结构，方便拆装，如果出现故障，有利于维护。当然，第一本体1和第二本体2也可以设置为一体式结构，本发明实施例不限定其环形腔3的设置方式。通常情况下，吸气口区段21与吸气口12内壁可以为螺纹连接，当然还可以为其他连接方式。[0047] 在本发明实施例中，为了方便空气放大器前端的空气进入到其内部，吸气口区段21可以设置呈喇叭形，如此其进气的截面积更大。[0048] 对于环形间隙31，具体地，第一本体1在其内腔周侧方向上设有凸起部17，凸起部17与环形腔区段22形成环形间隙31。凸起部17缩短了第一本体1内腔壁与环形腔区段22的距离，从而形成环形间隙31，实现对空气的压缩。当然，环形间隙31的形成还可以为多种其他的形式，比如环形腔区段22截面呈拱形倒扣在第一本体1的内腔壁，而且在靠近排气口13一侧与第一本体1的内腔壁留出环形间隙31即可，本发明实施例不限定环形间隙31的设置方式。[0049] 为了便于空气放大器前端的气流进行汇聚，环形腔区段22可以设置呈直筒状。如此，被卷吸入的空气流向与从环形间隙31中喷出的气流同向，不会产生交叉干涉。同时，如此设置，更加容易在引射通道11中形成低压区。[0050] 在本发明实施例中，第一本体2在其内腔周侧方向上可以设有三级台阶部，周侧吸气孔15贯通至台阶部，台阶部的内径逐级增大。台阶部包括第一级台阶161、第二级台阶162和第三级台阶163，周侧吸气孔15分为三组分别与第一级台阶161、第二级台阶162和第三级台阶163连通。请参见图3，第一级台阶161、第二级台阶162和第三级台阶163的周侧内径尺寸依次增大，具体地，即第一级台阶161的周侧内径大于凸起部17的周侧通孔尺寸，而第三级台阶163形成的通孔即可以为排气口13。[0051] 如上文所述，压缩空气在环形腔3中被膨胀压缩后从环形间隙31喷出，形成环形且高速的薄片状初始气流，而在引射通道11中形成低压区，从而吸走第二本体2通孔中的空气，此时同样产生负压，因此多级流体减阻动力装置前端的空气会被卷吸入到引射通道11中；这些被吸入的空气与初始气流汇集被提高了流速，而且气流的流量增大，形成高速、高压的主气流。当主气流通过凸起部17区域后，由于附壁效应，主气流会扩散会附着在第一级台阶161，并在第一级台阶161形成类似从环形间隙31中射出的环形气流，此时凸起部17造成过流截面缩小，由于文丘里效应产生新的负压区，通过与第一级台阶161连通的周侧吸气孔15卷吸入多级流体减阻动力装置周侧的空气，这些空气通入引射通道11后再被汇集到主气流中，增大了主气流的流量。同样地，周侧的空气在涌入到周侧吸气孔15时，由于文丘里效应，也会在周侧吸气孔15中产生负压区，会吸入更多的空气进入。当主气流通过第一级台阶161后，进入到第二级台阶162区域，又由于附壁效应，主气流会扩散会附着在第二级台阶162，并在第二级台阶162形成环形气流，产生负压区，通过与第二级台阶162连通的周侧吸气孔15卷吸入多级流体减阻动力装置周侧相应区域的空气，这些空气通入引射通道11后再被汇集到主气流中，增大了主气流的流量；由于文丘里效应，也会在第二级台阶162连通的周侧吸气孔15中产生负压区，会吸入更多的空气进入。当主气流通过第二级台阶162后，进入到第三级台阶163区域……主气流在第三级台阶163区域的卷吸空气原理同前述，不再赘述。本发明实施例，台阶部的阶数还可以设置为其他的数量，本发明不对做限定。[0052] 因为空气的流动性，当多级流体减阻动力装置前端和周侧的空气被卷吸入后，其他区域的空气会自动流动到形成低压区，再次被卷吸入多级流体减阻动力装置中，使得其可以长时间使用。[0053] 如前文工作过程所述，经过多级空气放大之后，主气流的流量不断增大，其在排气口13端的喷射强度被不断增大，不仅增强了排烟、气力运送等功能的效果，而且在以主气流的反作用力作为推力的应用中，也能够为多级流体减阻动力装置提供更强的推力。[0054] 为了便于多级流体减阻动力装置周侧空气的卷吸，在较为优选的方案中，周侧吸气孔15朝向吸气口12一侧倾斜设置，而且此时被卷吸入的空气与主气流的流动方向一致，更有利于强化主气流，而不起到干涉。[0055] 本发明实施例还提供一种多级流体减阻动力装置的应用方法，如前文所述，按照如下步骤进行：通过向压缩空气进口14通入气体，在环形腔3中压缩由环形间隙31喷出，由于附壁效应和文丘里效应，多级流体减阻动力装置前端和其周侧的空气均被吸入到引射通道11中，并由台阶部将气流进行多级强化放大，由排气口喷出；多级流体减阻动力装置前端和周侧的空气不断被卷吸入，从而使得前端和周侧的空气阻力减小，且高速气流被喷出的反作用力将推动多级流体减阻动力装置前进，实现空气阻力转化为前进动力的效果。[0056] 本发明实施例还提供一种运载设备，其采用了前述的多级流体减阻动力装置。运载设备可以为汽车、潜水艇、飞机、火箭等，但本发明实施例不限定其具体类型。具体地，即可以在第一本体1或第二本体2中设置载人舱或载物仓等，通过本发明提供动力源，当然也可以组合搭配现有动力设备。在本发明实施例较优的方案中，运载设备还可以安装转向机构及搭载现有的导向设备，实现方向的调节。需要说明的是，如上文所列举的运载设备还可以以多级流体减阻动力装置作为基础进行扩大化设计，同样地，可以在第一本体1或第二本体2中设置载人舱或载物仓等，同时在该运载设备上设置其他的多级流体减阻动力装置的结构，从而使得其自身具有多级空气放大的功能，而不仅仅是通过多级流体减阻动力装置来为运载设备提供动力源。[0057] 参见图5‑7，本发明实施例还提供一种附壁管4的设置方式，即是第二本体2在其通孔中可以嵌设有四个附壁管4。引射通道11中形成低压区后，多级流体减阻动力装置前端的空气会被卷吸入，此时，由于附壁效应，这些空气不仅像前述一样只附着在环形腔区段22的内壁上，还会附着在附壁管4的内壁和外壁上，更有利于空气的卷吸；同时，由于文丘里效应，附壁管4中也会形成小型的低压区，使得对于空气的卷吸效果更强。当然，附壁管4还可以设置为其他的数量，本发明实施例不限定其数量。[0058] 参见图8，本发明实施例还提供一种流体减阻动力装置单体5的设置方式，即是第二本体2在其通孔中可以设有四个流体减阻动力装置单体5。需要说明的是，流体减阻动力装置单体5即是本发明多级流体减阻动力装置的缩小结构，流体减阻动力装置单体5上设有流体进口和出口，内部贯通有通孔，其周侧设有周侧流体进口，并在内部形成环形腔3……流体减阻动力装置单体5可以有多种设置方式置于第二本体2的通孔中，比如通过钢筋条串联固接，或者嵌设于第二本体2的通孔等。由前文所述，多级流体减阻动力装置前端的空气被吸入后，通过第二本体2并具有一定的速度，在通过流体减阻动力装置单体5时(过程中也存在附壁效应)，由于过流截面减小的原因，存在文丘里效应，在流体减阻动力装置单体5中产生负压区，并吸附更多空气进入，同时在流体减阻动力装置单体5中气流被汇聚后速度增加，可以为引射通道11中主气流起到助推的作用。当然，流体减阻动力装置单体5还可以设置为其他的数量，本发明实施例不限定其数量。[0059] 本发明实施例所公开的多级流体减阻动力装置、其应用方法及运载设备，是以空气介质作为方案说明的基础，但是也可以是液体作为应用介质，本发明不限定流体介质的具体种类。[0060] 同时，需要说明的是，压缩空气进口14未通入初始流体时，当自然流体以自然速度进入到多级流体减阻动力装置中时，通过上文所述可知，由于附壁效应和文丘里效应，引射通道11中会产生低压区，依然会促使多级流体减阻动力装置前端和周侧的流体进入，实现流体的汇聚转化过程，从而实现减小自然流体对多级流体减阻动力装置的冲击力的技术效果。

专利地区：四川

专利申请日期：2019-08-12

专利公开日期：2024-08-27

专利公告号：CN110397633B